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kfs是指开发商 。kfs是“开放商”的中文拼音首字母缩写 。开发商有游戏开发商、软件开发商等 , 如果没有特殊说明 , 通常是指房地产开发商 。房地产开发商是以房地产开发经营为主体的企业 , 它们通过实施开发过程而获得利润 。
如何构建交流和直流数据采集信号链2模数转换器(ADC)中的采样会产生混叠和电容反冲问题 , 为此设计人员使用滤波器和驱动放大器来解决 , 但这又带来了一系列相关挑战 。尤其是在中等带宽应用中 , 实现精密直流和交流性能面临挑战 , 设计人员最终不得不降低系统目标 。
本文介绍连续时间Σ-Δ ADC , 通过简化信号链来有效解决采样问题 。采用这种方法无需使用抗混叠滤波器和缓冲器 , 并可解决与额外组件相关的信号链失调误差和漂移问题 。进而可缩小解决方案尺寸 , 简化设计 , 并改善系统的相位匹配和整体延迟 。
本文还将连续时间转换器与离散时间转换器进行了比较 , 并着重介绍使用连续时间Σ-Δ ADC的系统优势和存在的限制 。
采样基本原理
数据数字化包含采样和量化两个基本过程 , 如图1所示 。采样是第一步 , 其中使用采样频率fS将连续时间可变模拟信号x(t)转换为离散时间信号x(n) 。最终得到以 1/TS (fS = 1/TS)间隔的信号 。
图1.数据采样
第二步是量化 , 将这些离散时间样本值估算为一个有限可能值 , 并用数字代码表示 , 如图1所示 。这种量化为一组有限值的操作会导致数字化误差 , 称为量化噪声 。
采样过程也会导致混叠 , 可以看到有输入信号折返以及采样保持时钟频率周围出现谐波 。奈奎斯特准则要求采样频率必须至少是最高信号频率的两倍 。如果采样频率小于最大模拟信号频率的两倍 , 将会出现一种称为混叠的现象 。
为了理解混叠在时域和频域中的含义 , 首先来看图2所示的单信号音正弦波采样信号的时域表示 。在本例中 , 采样频率 fS不是 fa的至少2倍 , 只是稍微高于模拟输入频率 fa , 因此不符合奈奎斯特准则 。注意 , 实际样本图案会产生较低频率 fS – fa的混叠正弦波 。
这种情况的相应频域表示如图3所示 。
奈奎斯特带宽定义为从DC到 fS/2的频谱 。该频谱可细分为无数个奈奎斯特区 , 每个区的宽度为 0.5fS 。在实际应用中 , 可以将理想采样器用ADC后接FFT处理器来代替 。FFT处理器仅提供DC到 fS/2范围内的输出;即第一奈奎斯特区出现的信号或混叠 。
如果采用理想的脉冲采样器 , 在 fS 频率下对 fa 频率的单频正弦波进行采样(见图1) 。另外假定 fS2fa 。采样器的频域输出显示 , 每个 fS倍数频率附近均会出现原始信号的混叠或镜像;即 |± KfS ± fa| 频率处 , K = 1,2,3,4等 。
接下来 , 我们考虑第一奈奎斯特区之外的信号(图3) 。信号频率仅略小于采样频率 , 就是图2中时域表示的情形 。注意 , 即使信号位于第一奈奎斯特区之外 , 其镜像(或混叠) fS – fa仍位于该区内 。回到图3 。很明显 , 如果任何镜像频率 fa处出现干扰信号 , 那么也将会出现在 fa , 因而会在第一奈奎斯特区内产生杂散频率成分 。
解决挑战 , 实现精密性能
对于高性能应用 , 系统设计人员需要解决采样过程导致的量化噪声、混叠和开关电容输入采样问题 。两种类型的精密ADC都采用基于开关电容的采样技术构建 , 这两种ADC分别是行业中常见的逐次逼近寄存器(SAR)和Σ-Δ ADC 。
量化噪声
在理想的奈奎斯特ADC中 , ADC的LSB大小将决定进行模数转换时带到输入中的量化噪声 。这些量化噪声都分布在 fS/2带宽范围内 。为了解决量化噪声问题 , 首先需要采用过采样技术 , 即以大幅高于奈奎斯特频率的速率对输入信号进行采样 , 以提高信噪比(SNR)和分辨率(ENOB) 。过采样期间 , 选择使用的采样频率为奈奎斯特频率的N倍 (2 × fIN) , 因此必须让相同的量化噪声分布在N倍奈奎斯特频率范围内 。这也会放宽对抗混叠滤波器的要求 。过采样率(OSR)定义为 fS/2fIN , 其中 fIN 是目标信号带宽 。一般来说 , 对ADC进行4倍过采样可额外提供1位分辨率 , 或增加6 dB的动态范围 。提升过采样率可降低整体噪声并增加动态范围(DR) , 因为过采样为ΔDR = 10log10 OSR , 单位dB 。